真空断路器常规控制模式虽然能在一定程度上削弱暂态过程,但普遍存在结构复杂、可靠性低、成本高等缺点,同时由于在自动控制方面存在过零点提取不准确,容易造成涌流、过电压情况的发生。随着自动控制技术的不断进步,常规控制模式已经无法满足远程自动控制的要求。因此本文从操动机构入手,对永磁真空断路器的结构和参数、同步控制技术、同步控制器三个方面进行了设计研究。首先,对永磁真空断路器的结构、工作原理和参数设计进行了设计研究,得出了动铁芯、永磁体、线圈、弹簧、磁轭和端盖的相关参数。其次,从分闸和合闸控制两个方面对同步控制技术的基本原理进行了研究,得出对永磁机构进行同步控制的关键就是对延迟时间和分合闸时间的控制,然后,对同步合闸技术进行了研究,重点研究了电容器、线路和变压器三类设备的同步合闸控制,通过建立合闸电流模型,得出了初始相位角和合闸涌流之间的关系。接着,利用最小均方算法对故障电流模型中的参数进行了矩阵化改进和转换,建立了基于自适应算法的故障电流矩阵模型,经过零点搜索得出了故障电流最佳过零点。最后,从整体结构设计、硬件设计、软件设计三个方面对永磁真空断路器同步控制器各模块的控制电路、工作流程进行了详细设计研究,并设计了CPU电路板、通信主板、采集控制主板的实物结构,通过模块优化选择,提高了硬件电路的整体性能,采用任务和中断相结合的方式提高了软件控制的精准性。为了验证论文研究结论的有效性,本文分别对断路器同步分闸控制技术和同步合闸技术进行了仿真分析,首先以电容器、线路和变压器的空载投运为例,利用MATLAB从多个角度对系统电源初始相角造成的影响进行了仿真,仿真计算结果进一步证实了同步分闸控制技术的有效性和准确性。其次,对基于自适应算法的故障电流矩阵模型进行了仿真验证,通过算例计算证明了该过零点提取技术在提高预测精度和降低预测时间方面的正确性。最后,在实验室环境下,对继电保护分合闸控制和非继电保护分合闸控制进行了联调测试,测试结果证实了本文设计的永磁真空断路器同步控制器的有效性。